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1、高压电动机负序电流保护整定计算方法的商讨摘 要跟着电力系统自动化程度的不停提升，电机大批采纳综保装置，其保护功能较原电磁 型电动机保护加强、增加了很多。本文将经过对电动机负序电流产生原由和对保护 的影响进行剖析，对高压电动机综合保护的定值整定方法进行了商讨。经过多年的运转实践证明了按介绍的方法进行整定比较合理，保护都能正确动作。重点词电动机负序电流定值计算1、电动机负序电流产生的原由因为综合保护采纳了负序电流来实现断相等保护功能，在保护的整定计算 中一定考虑以下要素：外面不对称故障产生的负序电流对保护的影响；母线电压 不均衡产生的负序电流对保护的影响；CT断线的影响；不对称短路故障对速断保护
2、敏捷度的影响。电网参数不对称电网参数不对称包含正常运转时的电源电压不均衡和外面不对称短 路产生的不对称电压。这2种状况下都会产生负序电流。a 正常运转时不均衡电压产生的负序电流设正常运转时不均衡电压所产生的负序电压为U,此时电动机回路的负2序电流为：I2U21 STscscUN式中：I为电动机额定电压下的启动电流；Z为负序阻抗；Z为启动阻抗;UN为电动机的额定电压。SC由式（1）可知，因为电动机的启动电流 I可达额定电流的58倍,st所以，只需有很小的负序电压存在，也会产生较大的负序电流。比如，设U =005 U，因为I =58I，代入式（1）可得：2NstNI =( 58) I (0 05U
3、 /U ) = ( 0. 250 4) I2NNNN即只需存在额定电压5%的负序电压，将会在电动机中产生达25%40 % 额定电流的负序电流。b 外面不对称短路产生的负序电流假如在电动机所属高压母线上或靠母线很近的其余设施上发生两相短 路，将在非故障的电动机回路上产生很大的负序电流。设在电动机所在高压母线上发生 BC相短路。忽视系统阻抗的影响，这 时U =E ,U =U =-E /2a 1 b c1由对称重量法，可求得此时的负序电压为：U =E /22 1式中E为系统电势，可以为E =U，且因为Z =Z，所以非故障电动11NSC机回路产生的负序电流为：E 12Zsc 2 Zsc【2 U2Z因而
4、可知，在电动机所在高压母线上或邻近发生两相短路时，非故障的电动机回路将产生达电动机启动电流一半的负序电流，这在定值整准时是不容忽视的。21.2内部参数不对称造成电动机内部参数不对称的原由主要有：定子线圈相间短路、定 子线圈匝间短路、定子线圈断线、转子断条等。以实质运转中故障率较高的定子 线圈一相断线为例进行剖析。依据故障剖析法，当电动机定子线圈发生一相断线时，复合序阻抗 图如图1所示。11 -图1异步电动机一相断线复合序阻抗等效电路由图1可得电动机定子线圈一相断线时的负序电流为：1 =-I =-E /（Z +Z）2 1 1 + -启动时一相断线：这时，S=1，Z =Z =Z，有：+-scI =
5、-E /（Z +Z ）=-E/（2Z ）=-（1/2）I2 1+-1scN即负序电流为电动机启动电流的一半。b 正常运转时一相断线正常运转时，电动机的转差率S 一般约003005，正序等值阻抗即为 电动机的负荷等值阻抗，而负序等值阻抗Z_仍可以为与电动机的启动阻抗相等。在正常运转的状况下电动机定子回路发生一相断线的瞬时，因为惯性，这时电 动机的转差率基本保持不变，所以，仍可按正常运转的相关参数进行剖析。依据相关资料，正常运转时，电动机的功率因数约为 09（相当于阻抗角 为25）左右，而电动机启动时，功率因数只有0 20. 3 （相当于阻抗角 7 78 ）左右，即:Z =Z =E exp(j25
6、)/I+11NZ =Zsc=E exp(j75o)/(58)IN-1故有：Z+ Z = Eexp(j250)/I+ E1exp(j75 0)/(58)IN+-1N心E exp(j3Oo)/I1N这时产生的负序电流为：I=E /(Z+Z )= I21+-N由此可知，在正常运转时发生断相， 在不考虑转差率变化的状况 下，所产生的负序电流约为电动机额定电流的 9O 左右，因为负序电流的存在，将 产生负序转矩， 进而使合成转矩减少， 假如保持负载转矩不变， 将使电动机的 转差率增大，进而使负序电流进一步增添，一般可达额定电流的11O 。22 负序电流对保护的影响221 CT 二次回路一相断线假如正常运
7、转时发生 CT 二次回路一相断线，这时，通入继电器 仅有一相电流，使得负序电流滤序器产生输出量。比如，发生A相CT二次回路断 线，这时I = 0,AI=KI+Iexp(-j240 0)=KI=2 c Ac因而可知，正常运转时发生 CT 二次回路一相断线，产生了相当于电动机工作电流 0577 倍的负序电流，可能造成保护的误动作。所以，在定值 整定计算中一定考虑 CT 断线的影响。222 正常运转时不均衡电压产生的负序电流从 211 的剖析可知，只需出现很小的负序电压，将在电动机中 产生较大的负序电流。 这时，只需电源的不均衡电压在同意范围内， 同时所产生的 负序电流与正序电流的迭加值不超出电动机
8、的额定电流， 即电动机的工作电流不超 出额定值是同意的， 不会给电动机造成不利影响。 所以，没有必需由负序保护来切 除。可是，假如负序保护的定值整定过低，将造成保护的误动作。223 外面不对称短路故障产生的负序电流在电动机所在高压母线上或靠母线很近的其余回路上 (比如电动 机和厂用分支) 发生两相短路， 将在非故障的电动机回路上产生达启动电流一半 的负序电流，在这类状况下，假如故障设施的瞬动保护(如差动、电流速断)正确 动作，则一般不会造成负序保护的误动。可是，假如瞬动保护拒动，特别是当 故障发生在厂分支上， 这时一定依赖后备保护来切除， 假如定值整定不妥， 负序 电流保护将误动出口，这是不同
9、意的。因为当故障支路切除后或备用电源自投后，要 求非故障的电动机自启动运转。相同，纯真依赖提升负序电流保护的启动值， 也是不同意的，因为从 212 的剖析可知，在正常运转时电动机发生断相时所产 生的负序电流只有额定电流的 90至 110左右，远小于外面两相短路时在非故 障电动机中所产生的负序电流，所以，假如定值整定过高，在发生断相时，负序电 流保护根本没法动作，失掉了综合保护装置中负序电流保护单元应有的功能。解决 这一矛盾，只有经过时限来配合。32 负序电流保护321 启动值 I 2 ZD 整定2 ZD依据以上剖析，负序电流保护的启动值整定原则是：a 躲过 CT 二次回路断线已知 CT 二次回
10、路断线时，相当于在继电器中产生了一个 0577 倍 电动机负荷电流的负序电流，故启动值应为：I三KXO. 5771 ( 10)2 ZDNb 在正常运转时电动机发生断相有足够的敏捷度已知电动机正常运转时发生断相，将产生电动机负荷电流约90 的负序电流， 所以，为保证断相时负序保护靠谱动作， 负序电流保护启动值 应为：1 W0 91 /K ( 11)2 ZDN LM综合式( 10)和( 11)，负序电流启动值的整定范围为：0 577K I WI WO 9I /K (12)K N2 ZDN LM式中： I2 ZD 为负序电流保护整定值； IN 为电动机额定电流； KK 为靠2 ZDNK谱系数，取 1
11、 15 ；KLM 为敏捷系数，取 1 1。LM往常负序电流保护整定为0 8 IN 即可。Nc 动作时间t负序电流保护的反时限特征以下：I.2zdI.2 zd/ 2I e.q式中：I 为流入继电器的负序电流与负序电流启动值之比，即：I2eq2eq=I /I ； T为流入继电器的负序电流I为整定值I 时的动作时间。2 2 ZD2 22 ZD因为负序电流保护的动作时间t定躲过外面两相短路时后备保护的动作时间，设所在母线后备保护的动作时间为t,由式（2）和式（13）, t可2 整定为：T 2 = Ist （t/ +2I2. ZD ）（ 14 5中At为时间级差，取0.5 S。应注意的是,有一些型号的综
12、合保护装置的负序电流保护单元的反 时限特征已由厂家固定, 不可以任意整定。 关于此类保护装置应依据厂家供给的反 时限特征曲线进行校验, 当不可以知足选择性要求时, 按以下原则进行办理： 关 于不要求自启动的电动机 （如磨煤电动机） ,因为在后备保护动作出口前已由母线 低电压保护动作（动作时间为05 S ）跳闸，所以可按t= 0. 5 S从头进行校 验；关于要求自启动的电动机及按t= 0. 5 S从头校验仍不知足选择性要求的电 动机,则宜将负序保护单元退出。4结语微机型电动机综合保护装置已愈来愈获得广泛应用, 其定值整定 能否合理,直接影响到装置的应用成效和被保护对象的安全运转, 需要用户在使用 时认真认真考虑, 特别是负序电流保护, 运转启动过程中误跳状况许多, 作者不 赞成采纳启动时将负序电流保护退出的简单方法, 若能如文中所述, 合理整定保护 动作值,是可以办理好这些问题的。
